टाइटेनियम के लिए एक नया समय (2)

ऐसी डिज़ाइन रणनीतियाँ जो ऑक्सीजन-परमाणु फेरबदल प्रक्रिया को बाधित करती हैं या प्लेनर स्लिप्स को जमा होने से रोकने के लिए नैनोस्ट्रक्चर को बढ़ावा देती हैं, जिससे बेहतर मिश्र धातुएँ बन सकती हैं। माइनर का कहना है कि इन मिश्र धातुओं का अनुप्रयोग विशेष रूप से ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस उद्योगों में होगा।

क्रायो-फोर्जिंग नैनोट्विन्ड टाइटेनियम

प्रोफेसर एंड्रयू माइनर ने अपनी प्रयोगशाला में नैनोट्विन्ड टाइटेनियम बनाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली क्रायो-फोर्जिंग प्रक्रिया का प्रदर्शन करते हुए, टाइटेनियम के नमूने पर तरल नाइट्रोजन डाला। (फोटो एडम लाउ / बर्कले इंजीनियरिंग द्वारा)

इन और अन्य मुद्दों के समाधान के लिए, टीम कंप्यूटर मॉडलिंग, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम), और अन्य इमेजिंग तौर-तरीकों और प्रयोगों के मिश्रण पर निर्भर करती है।

एस्टा कहते हैं, "इस परियोजना के बारे में जो अच्छी बातें हैं उनमें से एक यह है कि कभी-कभी कम्प्यूटेशनलिस्ट और सिद्धांतकार थोड़ा आगे होते हैं, और कभी-कभी प्रयोगवादी होते हैं।" "हम अक्सर मिलते हैं और अपने निष्कर्षों और अपने नए विचारों के बारे में बात करते हैं।"

उदाहरण के लिए, टीम द्वारा टाइटेनियम की ऑक्सीजन संवेदनशीलता के अध्ययन से एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन के साथ मिश्रित टाइटेनियम का अध्ययन हुआ। उन्होंने पाया कि ऑक्सीजन की कमी को एल्युमीनियम की थोड़ी मात्रा मिलाकर समाप्त किया जा सकता है, विशेष रूप से क्रायोजेनिक तापमान पर, जो कि -150 डिग्री सेल्सियस से नीचे है।

टीम का कहना है कि एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन की सही मात्रा के साथ, टाइटेनियम क्रिस्टल संरचना के एक नए क्रम ने ऑक्सीजन परमाणुओं के फेरबदल को रोक दिया, जिससे अव्यवस्थाओं और अंततः फ्रैक्चर का हानिकारक ढेर लग जाएगा। और क्या, क्योंकि एल्युमीनियम के आने से कुल मिलाकर टाइटेनियम की ऑक्सीजन संवेदनशीलता कम हो गई, उपयोगी धातु बनाने के लिए प्रसंस्करण लागत भी कम हो जाएगी।

एक अन्य अध्ययन में, टीम ने 1960 के दशक के शोध को देखा, जिसमें दिखाया गया था कि धातु के विरूपण के दौरान आवधिक विद्युत पल्स के अधीन होने पर कई धातुएं और मिश्र धातुएं लचीलापन में नाटकीय वृद्धि प्रदर्शित करती हैं। हालाँकि, यह तथाकथित इलेक्ट्रोप्लास्टिकिटी सत्य क्यों हो सकती है इसके अंतर्निहित तंत्र स्पष्ट नहीं हैं।

माइनर का कहना है, "इलेक्ट्रोप्लास्टी से धातुकर्म प्रसंस्करण की लागत कम हो सकती है क्योंकि समान फॉर्मेबिलिटी हासिल करने के लिए पूरी धातु को उच्च तापमान तक गर्म करने की तुलना में इलेक्ट्रिकल पल्स के साथ धातु बनाने में कम ऊर्जा लगती है।" "दिलचस्प बात यह है कि इलेक्ट्रोप्लास्टिकिटी का यह प्रभाव इस मायने में सार्वभौमिक है कि यह केवल टाइटेनियम ही नहीं, बल्कि अनिवार्य रूप से हर धातु के लिए काम करता है।"

टीम ने तीन अलग-अलग परिस्थितियों में धातु का तन्य परीक्षण किया: बिना विद्युत प्रवाह के कमरे का तापमान, 100 मिलीसेकंड अवधि की आवधिक विद्युत पल्स के साथ, और निरंतर प्रवाह के साथ। चूँकि विद्युत धारा लगाने से धातु गर्म हो जाती है, इसलिए टीम पूरी तरह से बिजली के कारण होने वाले प्रभावों को गर्मी के कारण होने वाले प्रभावों के बीच अंतर करने के बारे में चिंतित थी।

उनके परिणामों से पता चला कि, पिछले अध्ययनों की तुलना में छोटी आवधिक पल्स का उपयोग करने के बावजूद, स्पंदित-वर्तमान विधि ने टाइटेनियम मिश्र धातु के तन्य बढ़ाव के साथ-साथ इसकी अधिकतम ताकत में सुधार किया। उन्होंने ध्यान दिया कि यह प्रभाव केवल स्पंदित-वर्तमान प्रयोग के लिए विशिष्ट था।

धातु की क्रिस्टल संरचना में परिवर्तन देखने के लिए टीईएम की सहायता से, उनके परिणाम बताते हैं कि स्पंदित-वर्तमान उपचार प्लेनर स्लिप डिस्लोकेशन को दबा देता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि विद्युत पल्स सामग्री को कठोर कर देता है और एक फैलाना, 3 डी अव्यवस्था पैटर्न को बनाए रखते हुए प्लेनर स्लिप के विकास को विफल कर देता है जो अंततः उच्च शक्ति और लचीलापन प्रदान करता है।

(करने के लिए जारी)